本文關(guān)鍵詞：基于MEMS技術(shù)的吊鉤運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器研究

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【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷擴(kuò)大,汽車(chē)起重機(jī)行業(yè)得到了巨大的發(fā)展,如何檢測(cè)重物在吊運(yùn)過(guò)程中的加速度、速度和位置等信息,進(jìn)而預(yù)防擺動(dòng),提高工作效率,是該行業(yè)內(nèi)亟待解決的熱點(diǎn)問(wèn)題。基于MEMS技術(shù)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)具有體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn),在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用,本文從理論與實(shí)際兩方面,對(duì)慣性導(dǎo)航技術(shù)在汽車(chē)起重機(jī)吊鉤運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用,進(jìn)行了分析與研究。 本文闡述了MEMS慣性導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀,論述了對(duì)汽車(chē)起重機(jī)吊鉤運(yùn)動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的必要性；針對(duì)汽車(chē)起重機(jī)吊鉤這一特定系統(tǒng),進(jìn)行了建模,對(duì)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了分析,確定了需要測(cè)量的物理參量。闡述了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理,根據(jù)四元數(shù)理論建立微分方程,并由此計(jì)算姿態(tài)矩陣,從而求得姿態(tài)角。 MEMS陀螺儀和MEMS加速度計(jì)作為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的主要傳感器件,它們的精度直接影響整個(gè)系統(tǒng)的精度；針對(duì)MEMS陀螺的漂移問(wèn)題,引入MEMS磁性傳感器對(duì)偏航角進(jìn)行校正,通過(guò)多傳感器數(shù)據(jù)融合算法,提高了姿態(tài)角檢測(cè)精度。針對(duì)吊鉤的位置檢測(cè)問(wèn)題,本文提出了通過(guò)檢測(cè)吊繩的擺角,間接計(jì)算得到吊鉤位置方案。 最后,基于意法半導(dǎo)體(ST)公司的STEVAL-MKI062V2慣性傳感模塊構(gòu)建實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái),完成了整個(gè)系統(tǒng)軟件的編寫(xiě)與調(diào)試,驗(yàn)證了方案的可行性；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本文設(shè)計(jì)的基于MEMS技術(shù)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器,可以用于汽車(chē)起重機(jī)吊鉤的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測(cè)。
【關(guān)鍵詞】：吊鉤姿態(tài) MEMS器件 慣性導(dǎo)航 磁性傳感器 NEMO平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TH213.6;TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 課題背景8-10
• 1.1.1 汽車(chē)起重機(jī)吊鉤運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測(cè)的意義8-9
• 1.1.2 慣性導(dǎo)航技術(shù)在吊鉤運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測(cè)中的作用9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 MEMS技術(shù)的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 MEMS慣性導(dǎo)航的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.3 吊鉤運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容16-18
• 2 汽車(chē)起重機(jī)吊鉤運(yùn)動(dòng)姿態(tài)分析18-28
• 2.1 汽車(chē)起重機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介18-19
• 2.2 汽車(chē)起重機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析19-21
• 2.3 吊鉤運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測(cè)量方案21-25
• 2.3.1 吊鉤擺角測(cè)量21-23
• 2.3.2 吊鉤旋轉(zhuǎn)角測(cè)量23-24
• 2.3.3 吊鉤位置計(jì)算24-25
• 2.4 吊鉤運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器原理25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 3 基于MEMS慣性導(dǎo)航技術(shù)的吊鉤運(yùn)動(dòng)姿態(tài)檢測(cè)28-40
• 3.1 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的基本原理28-29
• 3.2 坐標(biāo)系的選取與轉(zhuǎn)換29-33
• 3.2.1 導(dǎo)航坐標(biāo)系定義29-31
• 3.2.2 坐標(biāo)系變換31-33
• 3.3 姿態(tài)角解算33-36
• 3.3.1 歐拉法33-34
• 3.3.2 方向余弦法34
• 3.3.3 四元數(shù)法34-36
• 3.4 檢測(cè)系統(tǒng)初始化36-37
• 3.5 信號(hào)處理與濾波37-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 4 吊鉤運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器實(shí)物實(shí)驗(yàn)研究40-54
• 4.1 運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器硬件實(shí)現(xiàn)40-46
• 4.1.1 處理器41-43
• 4.1.2 陀螺儀43-44
• 4.1.3 加速度計(jì)和磁強(qiáng)計(jì)44-46
• 4.2 運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器軟件設(shè)計(jì)46-49
• 4.2.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境46-48
• 4.2.2 算法設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.3 上位機(jī)界面49
• 4.3 吊鉤運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳感器實(shí)物實(shí)驗(yàn)49-53
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)方案49-50
• 4.3.2 姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的初始對(duì)準(zhǔn)50-51
• 4.3.3 姿態(tài)角測(cè)量51-52
• 4.3.4 偏航角測(cè)量52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況59-60
• 致謝60-61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：629034